(57)【要約】【課題】中空部を備えた製品の摩擦圧接方法及び接合部の品質向上に好適な摩擦圧接方法の提供を目的とする。【解決手段】主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてＺ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、左右の回転チャックの間に少なくとも一台の刃物台を有し、一方の回転チャックにワークＷ１をチャック固定し、他方の回転チャックにワークＷ２をチャック固定し、刃物台に取り付けたツールにてワークＷ１とＷ２とのうち、少なくとも一方のワークに端面凹部内径加工を施した後に、ワークＷ１とＷ２とを摩擦圧接することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてＺ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、
左右の回転チャックの間に少なくとも一台の刃物台を有し、一方の回転チャックにワークＷ１をチャック固定し、他方の回転チャックにワークＷ２をチャック固定し、刃物台に取り付けたツールにてワークＷ１とＷ２とのうち、少なくとも一方のワークに端面凹部内径加工を施した後に、ワークＷ１とＷ２とを摩擦圧接することを特徴とする摩擦圧接方法。
【請求項２】
主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてＺ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、
一方の回転チャックにワークＷ１をチャックし、他方の回転チャックにワークＷ２をチャックし、ワークＷ１を回転させながらワークＷ２に据え込み圧を加圧する際又は／及びワークＷ１の回転を停止し、ワークＷ２にアプセット圧を加圧する際にＺ軸方向の目標送り量範囲と目標加圧力範囲をプログラム設定し、目標加圧力まで到達していないのに目標送り量上限まで到達した場合には加圧力不足と判定し、
目標加圧力上限まで到達しているのに目標送り量範囲まで到達していない場合には加圧量不足と判定することを特徴とする摩擦圧接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク同士を摩擦圧接接合する方法に関し、特に、中空部を形成した摩擦圧接製品製造及び接合部の品質維持を図るのに好適である。
【背景技術】
【０００２】
ワーク同士の接合面に回転摩擦力を生じさせ、この摩擦で生じた発熱エネルギーを利用し、押圧、固相圧接接合する技術は公知である（特許文献１）。
この種の摩擦圧接法では、接合面が局部的に溶融するまで発熱させた後にワーク間に大きな押圧力を加えることになるので、接合品質にバラツキが生じやすく、特に中空部を必要とする製品の製造に適用するのが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７２８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、中空部を備えた製品の摩擦圧接方法及び接合部の品質向上に好適な摩擦圧接方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る摩擦圧接方法は、主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてＺ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、左右の回転チャックの間に少なくとも一台の刃物台を有し、一方の回転チャックにワークＷ１をチャック固定し、他方の回転チャックにワークＷ２をチャック固定し、刃物台に取り付けたツールにてワークＷ１とＷ２とのうち、少なくとも一方のワークに端面凹部内径加工を施した後に、ワークＷ１とＷ２とを摩擦圧接することを特徴とする。
【０００６】
ここで、送りサーボモーターは、加圧プログラムによりサーボ制御されている。
従って、主軸モーターにて回転駆動制御し、少なくとも一方は、送りサーボモーターにてＺ軸方向送り量を制御した回転チャックを左右に対向配置し、一方の回転チャックにワークＷ１をチャックし、他方の回転チャックにワークＷ２をチャックし、ワークＷ１を回転させながらワークＷ２に据え込み圧を加圧する際又は／及びワークＷ１の回転を停止し、ワークＷ２にアプセット圧を加圧する際にＺ軸方向の目標送り量範囲と目標加圧力範囲をプログラム設定し、目標加圧力まで到達していないのに目標送り量上限まで到達した場合には加圧力不足と判定し、目標加圧力上限まで到達しているのに目標送り量範囲まで到達していない場合には加圧量不足と判定することが可能である。
なお、据え込み圧とは、回転摩擦時に必要な発熱量が生じるように押圧する圧力をいい、アプセット圧とは、接合面が溶融し、その後に固相接合が生じるように押圧する圧力をいう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、主軸モーターにより回転駆動制御された回転チャックを対向配置し、その少なくとも一方に送りサーボモーターを設けてＺ軸方向送り量を制御することにより、接合部の加圧力と加圧量の制御及び最適な接合条件が管理できる。
また、対向配置した回転チャックの他に刃物台を備えると、ワークの内径加工を行い、凹部を形成した後に摩擦圧接でき、中空部を有する製品を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ワークの内径を旋削し、中空部を有する製品を摩擦圧接法にて製造する方法例を示す。
【図２】摩擦圧接における据え込み工程とアプセット工程を加圧プログラムにより加圧制御する例を示す。
【図３】本発明に用いる摩擦圧接機の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る摩擦圧接機の構成例を図３に基づいて説明する。
ベース１の上の左側にＬ側主軸２０とこの主軸モーターにより回転駆動制御されたＬ側チャック２１を有する。
Ｌ側主軸と軸線が一致するように右側にＲ側主軸１０を対向配置し、この主軸モーターにはＲ側チャック１１が回転駆動制御されている。
本実施例では、Ｒ側主軸１０がＲ側送りモーター１２とボールネジ１３とにてＺ軸方向に移動制御された例になっている。
左右対向配置した２つの主軸は少なくとも一方がＺ軸方向に位置制御された送りモーターを有すればよい。
Ｒ側送りモーター１２はサーボモーターになっていて、摩擦圧接接合工程において据え込み圧力とアプセット圧力（押圧力）が得られるようになっている。
なお、本明細書においては、主軸の軸線方向をＺ軸、ベース面に平行でＺ軸と直角方向をＸ軸、ベース面に垂直方向をＹ軸と表現する。
【００１０】
Ｌ側主軸２０とＲ側主軸１０との軸線上より図３の紙面上側には第１タレット３１を有する第１刃物台３０を備える。
第１刃物台３０は、ボールネジ３２ａを介してＺ軸方向移動制御する送りモーター３２と、主軸線と直交する方向から主軸線に向けてＸ軸方向送り位置制御する送りモーター３３及びＹ軸方向位置制御する送りモーター３４を有している。
第１タレット３１は旋回割り出し装置３５により割り出し可能になっている。
【００１１】
同様に主軸線の下側には第２タレット４１を有する第２刃物台４０が備えられている。
第２刃物台４０もボールネジ４２ａを有する送りモーター４２、送りモーター４３，４４にてそれぞれＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の位置が制御されている。
また、第２タレット４１は、旋回割り出し装置４５により割り出し可能になっている。
なお、本実施例では２組のタレットからなる２タレットタイプを示したが、１タレットタイプ、３タレットタイプや４タレットタイプでもよい。
また、刃物台はＢ軸廻り制御された刃物台が備えられていてもよい。
【００１２】
次に、図１に基づいて、中空部を有する製品の製造例について説明する。
図１（ａ）に示すように、Ｌ側チャック２１に第１のワークＷ１をチャックし、このワークＷ１はＬ側主軸２０により回転駆動制御される。
また、Ｒ側チャック１１に第２のワークＷ２をチャックし、このワークＷ２はＲ側主軸１０により回転駆動制御される。
第１刃物台３０又は第２刃物台４０を用いて、バイドツール３６，３７等にてワークＷ１とＷ２との端面から旋削し、所定形状の凹部ｄ１，ｄ２を形成する。
なお、凹部形状に限定はなく、片方のワークのみに凹部を形成してもよい。
次に図１（ｃ）に示すようにワークＷ１とＷ２との一方又は両方を回転させて、摩擦熱を発生させる。
この際に、本実施例では、Ｒ側主軸１０に据え込み力を加えて、接触面が軟化溶融するまで所定の加圧力と加圧量が生じるように加圧プログラムによりＲ側送りサーボモーターが制御されている。
また、接触面が発熱し、溶融状態になるとチャックの回転が停止し、Ｒ側送りサーボモーターにて加圧プログラムにより、アプセット力が加えられる。
これにより摩擦圧接工程が終了し、中空部ｄ１，ｄ２を有する製品が得られる。
【００１３】
摩擦圧接工程における加圧制御方法を図２の模式図に基づいて説明する。
図２（ａ）に示すように据え込み工程のおいては、Ｌ側主軸２０が回転し、Ｒ側主軸１０がＺ軸方向Ｌ側主軸２０に向けて据え込み力が生じるように加圧される。
この加圧制御は送りサーボモーター１２を加圧プログラム制御することで行われる。
ワークＷ１とＷ２との接触面が適正に発熱し、理想的な溶融状態になるには、ワークＷ２の接触面が所定のＺ軸座標範囲まで移動する加圧量（送り量）と目標の設定加圧力範囲まで昇圧する必要がある。
そこで、加圧プログラムに沿って、ワークＷ１の回転速度、回転時間が制御され、Ｒ側主軸１０に加圧力ｆ１が生じるように制御される。
この際に、ワークＷ２に目標設定した範囲の加圧力ｆ１が生じる前に目標Ｚ座標の上限Ｚ１に接触面が移動した場合には、加圧不足として警告アラームが鳴るようになっている。
これにより、据え込み工程が正常であるか否かの判定がなされる。
【００１４】
同様に、図２に示すようにアプセット工程においても目標設定された範囲の加圧力ｆ２と目標送り量Ｚ座標範囲Ｚ２をプログラムに入力しておき、ワークＷ２の送り量及び加圧力が正常であるか否かをアラームにて知らせるようになっている。
これにより、安定した接合品質が得られ、中空形状を有する製品の製造も容易になる。
【符号の説明】
【００１５】
１０      Ｒ軸主軸
１１      Ｒ側チャック
１２      Ｒ側送りモーター
２０      Ｌ側主軸
２１      Ｌ側チャック
３０      第１刃物台
３１      第１タレット
４０      第２刃物台
４１      第２タレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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